Go語言實戰筆記（二十七）| Go unsafe Pointer

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Go語言在設計的時候，為了編寫方便、效率高以及降低複雜度，被設計成為一門強型別的靜態語言。強型別意味著一旦定義了，它的類型就不能改變了；靜態意味著類型檢查在運行前就做了。

同時為了安全的考慮，Go語言是允許兩個指標類型進行轉換的。

指標類型轉換

我們一般使用*T作為一個指標類型，表示一個指向類型T變數的指標。為了安全的考慮，兩個不同的指標類型不能相互轉換，比如*int不能轉為*float64。

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func main() {i:= 10ip:=&ivar fp *float64 = (*float64)(ip)fmt.Println(fp)}

以上代碼我們在編譯的時候，會提示cannot convert ip (type *int) to type *float64，也就是不能進行強制轉型。那如果我們還是需要進行轉換怎麼做呢？這就需要我們使用unsafe包裡的Pointer了，下面我們先看看unsafe.Pointer是什麼，然後再介紹如何轉換。

Pointer

unsafe.Pointer是一種特殊意義的指標，它可以包含任意類型的地址，有點類似於C語言裡的void*指標，全能型的。

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func main() {i:= 10ip:=&ivar fp *float64 = (*float64)(unsafe.Pointer(ip))*fp = *fp * 3fmt.Println(i)}

以上樣本，我們可以把*int轉為*float64,並且我們嘗試了對新的*float64進行操作，列印輸出i，就會發現i的址同樣被改變。

以上這個例子沒有任何實際的意義，但是我們說明了，通過unsafe.Pointer這個萬能的指標，我們可以在*T之間做任何轉換。

123	type ArbitraryType inttype Pointer *ArbitraryType

可以看到unsafe.Pointer其實就是一個*int,一個通用型的指標。

我們看下關於unsafe.Pointer的4個規則。

1. 任何指標都可以轉換為unsafe.Pointer
2. unsafe.Pointer可以轉換為任何指標
3. uintptr可以轉換為unsafe.Pointer
4. unsafe.Pointer可以轉換為uintptr

前面兩個規則我們剛剛已經示範了，主要用於*T1和*T2之間的轉換，那麼最後兩個規則是做什麼的呢？我們都知道*T是不能計算位移量的，也不能進行計算，但是uintptr可以，所以我們可以把指標轉為uintptr再進行便宜計算，這樣我們就可以訪問特定的記憶體了，達到對不同的記憶體讀寫的目的。

下面我們以通過指標位移修改Struct結構體內的欄位為例，來示範uintptr的用法。

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func main() {u:=new(user)fmt.Println(*u)pName:=(*string)(unsafe.Pointer(u))*pName="張三"pAge:=(*int)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(u))+unsafe.Offsetof(u.age)))*pAge = 20fmt.Println(*u)}type user struct {name stringage int}

以上我們通過記憶體位移的方式，定位到我們需要操作的欄位，然後改變他們的值。

第一個修改user的name值的時候，因為name是第一個欄位，所以不用位移，我們擷取user的指標，然後通過unsafe.Pointer轉為*string進行賦值操作即可。

第二個修改user的age值的時候，因為age不是第一個欄位，所以我們需要記憶體位移，記憶體位移牽涉到的計算只能通過uintptr，所我們要先把user的指標地址轉為uintptr，然後我們再通過unsafe.Offsetof(u.age)擷取需要位移的值，進行地址運算(+)位移即可。

現在位移後，地址已經是user的age欄位了，如果要給它賦值，我們需要把uintptr轉為*int才可以。所以我們通過把uintptr轉為unsafe.Pointer,再轉為*int就可以操作了。

這裡我們可以看到，我們第二個位移的運算式非常長，但是也千萬不要把他們分段，不能像下面這樣。

123	temp:=uintptr(unsafe.Pointer(u))+unsafe.Offsetof(u.age)pAge:=(*int)(unsafe.Pointer(temp))*pAge = 20

邏輯上看，以上代碼不會有什麼問題，但是這裡會牽涉到GC，如果我們的這些臨時變數被GC，那麼導致的記憶體操作就錯了，我們最終操作的，就不知道是哪塊記憶體了，會引起莫名其妙的問題。

小結

unsafe是不安全的，所以我們應該儘可能少的使用它，比如記憶體的操縱，這是繞過Go本身設計的安全機制的，不當的操作，可能會破壞一塊記憶體，而且這種問題非常不好定位。

當然必須的時候我們可以使用它，比如底層類型相同的數組之間的轉換；比如使用sync/atomic包中的一些函數時；還有訪問Struct的私人欄位時；該用還是要用，不過一定要慎之又慎。

還有，整個unsafe包都是用於Go編譯器的，不用運行時，在我們編譯的時候，Go編譯器已經把他們都處理了。

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